(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する送受信素子と、
前記送受信素子により受信された受信信号を増幅する増幅器とを有する超音波プローブを備えた超音波診断装置において、
前記超音波診断装置は、前記超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードと、前記超音波の高調波を用いて診断を行う高調波診断モードとを含む複数の診断モードを有し、
前記複数の診断モードから、診断に用いる診断モードを選択するための診断モード選択部と、
前記診断モード選択部によって選択された診断モードに基づいて、前記増幅器に供給するバイアス電流を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基本診断モードにおける前記バイアス電流を、前記高調波診断モードにおける前記バイアス電流よりも小さい値に設定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記増幅器は、トーテムポール回路を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記超音波診断装置は、超音波診断装置本体を備え、
前記超音波プローブは、電源を内蔵し、
前記超音波診断装置本体と前記超音波プローブとは、無線で接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、被検体へ超音波を送信し反射波を受信する超音波プローブ内に受信した超音波を増幅する増幅器を内蔵した超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により、体表から被検体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等、多くの特長を有し、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿器科系（腎臓、膀胱）、および産婦人科系などで広く利用されている。
【０００３】
このような医療用超音波診断装置に使用される超音波プローブは、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、圧電素子の圧電効果が一般的に利用される。
【０００４】
一方、高調波信号を用いた組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ）診断は、従来のＢモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから、標準的な診断モダリティとなりつつある。
【０００５】
ＴＨＩ診断は、基本波に比較して、サイドローブレベルが小さいことで、Ｓ／Ｎが良く、コントラスト分解能が良くなること、周波数が高くなることでビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること、近距離では音圧が小さく、さらに音圧の変動が少ないので多重反射が起こらないこと、焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の超音波は基本波の超音波に比べ深速度を大きく取れること、という多くの利点を有している。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリフッ化ビニリデン／３フッ化エチレン（Ｐ（ＶＤＦ／３ＦＥ））等の有機圧電素子を利用することで、広帯域で高感度の受信用圧電素子を構成する方法が提案されている。これによって、ＴＨＩ診断が容易になる。
【０００７】
ところで、超音波プローブを継続使用することで、プローブ内の温度が上昇し、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまったり、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題がある。
【０００８】
さらに、近年、受信した信号を確実に伝送するために、超音波プローブ内に増幅器を内蔵したプローブが提供されている。しかし、増幅器を内蔵したことで、増幅器の消費電力により、密閉された超音波プローブ内の温度がさらに上昇する問題が発生している。
【０００９】
これらを解決するために、例えば特許文献２では、通常のパルス送受信モードではＮ×Ｍ個の送受信素子の全てを用いて送受信を行い、連続ドプラーモードでは送受信素子を２分割して、送信側の送受信素子に接続されているプリアンプのバイアス電流をゼロにし、その分を受信側の送受信素子に接続されているプリアンプに加算して供給することで、バイアス電流を増やすことなく、受信側のプリアンプのノイズレベルを低減しダイナミックレンジを拡大する方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献３では、受信した超音波信号の中心周波数に基づいて、浅い部分からの反射波のように高周波成分を多く含む場合はバッファアンプのバイアス電流を大きくし、深い部分からの反射波のように低周波成分を多く含む場合はバイアス電流を小さくするようにする制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１８８４１５号公報
【特許文献２】特開２００８−０１８０８７号公報
【特許文献３】特開２０００−１２６１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に示された方法では、消費電力の増大は防止できても、低減はできず、連続して超音波プローブを使用することによる発熱の問題を解決することにはならない。また、特許文献３に示された方法では、特にＴＨＩ診断の場合には消費電流が増大し、発熱によって内蔵される増幅器の動作が不安定となり、増幅率の変動や熱雑音の変動等によって、高調波信号に変動ノイズが多く含まれてしまい、高調波画像が劣化してしまう不具合が発生する。
【００１３】
さらに、超音波プローブの操作性の向上を目的として、超音波プローブにバッテリを内蔵し、超音波プローブと超音波診断装置本体とを無線通信で接続することが行われているが、この場合、消費電力を削減しないと、超音波プローブのバッテリによる駆動時間が極めて短いものとなり、実用に耐えない。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅器の増幅率の変動や熱雑音の変動等による超音波画像の劣化の少ない超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１６】
１．超音波を送受信する送受信素子と、
前記送受信素子により受信された受信信号を増幅する増幅器とを有する超音波プローブを備えた超音波診断装置において、
前記超音波診断装置は、前記超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードと、前記超音波の高調波を用いて診断を行う高調波診断モードとを含む複数の診断モードを有し、
前記複数の診断モードから、診断に用いる診断モードを選択するための診断モード選択部と、
前記診断モード選択部によって選択された診断モードに基づいて、前記増幅器に供給するバイアス電流を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基本診断モードにおける前記バイアス電流を、前記高調波診断モードにおける前記バイアス電流よりも小さい値に設定することを特徴とする超音波診断装置。
【００１８】
２．前記増幅器は、トーテムポール回路を有することを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１９】
３．前記超音波診断装置は、超音波診断装置本体を備え、
前記超音波プローブは、電源を内蔵し、
前記超音波診断装置本体と前記超音波プローブとは、無線で接続されることを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、超音波を送受信する送受信素子と、送受信素子により受信された受信信号を増幅する増幅器とを有する超音波プローブを備えた超音波診断装置において、超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードと、超音波の高調波を用いて診断を行う高調波診断モードとを含む複数の診断モードを選択し、選択された診断モードに基づいて、増幅器に供給するバイアス電流を制御することで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅器の増幅率の変動や熱雑音の変動等による超音波画像の劣化の少ない超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態における超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における超音波プローブの構成の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態における増幅器のバイアス電流値の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における増幅器の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態における送受信素子の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００２３】
最初に、本発明の実施の形態における超音波診断装置の構成について、図１および図２を用いて説明する、図１は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す模式図である。
【００２４】
図１において、超音波診断装置Ｓは、超音波診断装置本体１および超音波プローブ２等で構成される。超音波診断装置本体１は、例えば診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する操作部１１、および、操作部１１で入力された各種情報や、超音波プローブ２で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の内部状態の画像（超音波画像）等を表示する表示部１５等を備えている。
【００２５】
超音波プローブ２は、図示しない人体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信するとともに、被検体内で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）を受信し、受信信号を生成する。
【００２６】
本実施の形態では、超音波診断装置本体１と超音波プローブ２との接続は、後述するように、ワイヤレスの無線接続である。もちろん、赤外線通信等によるワイヤレス接続であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図２において、上述したように、超音波診断装置Ｓは、超音波診断装置本体１および超音波プローブ２等で構成される。超音波診断装置本体１は、無線送受信部１３、画像処理部１４、制御部１６、記憶部１７、および上述した操作部１１、表示部１５等で構成される。
【００２９】
超音波プローブ２は、送受信素子２１、増幅器２２、無線送受信部２３、プローブ制御部２４、電源部２８および電池２９等で構成される。
【００３０】
操作部１１は、上述したように、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する。また、操作部１１は、例えば検査技師等が超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードや高調波を用いて診断を行う高調波診断モードを含む複数の診断モードを選択する診断モード選択部としても機能する。なお、診断モード選択部は、超音波プローブ２に設けてもよい。
【００３１】
無線送受信部１３は、超音波プローブ２の無線送受信部２３との間で、超音波プローブ２の制御のための信号や送受信素子２１で受信された超音波の反射波の信号２１１を増幅器２２で増幅した受信信号２２１等の無線による送受信を行う。
【００３２】
画像処理部１４は、無線送受信部１３で受信した受信信号２２１に基づいて、被検体内の内部状態の画像、即ち超音波画像を生成する。表示部１５は、上述した操作部１１で入力された各種情報や、画像処理部１４で生成された被検体内の超音波画像を表示する。記憶部１７は、画像処理部１４で生成された被検体内の超音波画像を記憶する。
【００３３】
制御部１６は、操作部１１、無線送受信部１３、画像処理部１４、表示部１５、および記憶部１７を各機能に応じて制御することによって、超音波診断装置Ｓの全体制御を行う。また、制御部１６は、無線送受信部１３と無線送受信部２３とを介して、プローブ制御部２４との間で超音波プローブ２の制御のための信号の授受を行う。
【００３４】
送受信素子２１は、圧電素子、好ましくは有機圧電素子のアレイで構成され、プローブ制御部２４の制御下で超音波を送信し、超音波の反射波を受信して超音波信号２１１を出力する。増幅器２２は、送受信素子２１からの超音波信号２１１を増幅して、受信信号２２１を出力する。
【００３５】
無線送受信部２３は、無線送受信部１３との間で、超音波プローブ２の制御のための信号や、増幅器２２で増幅された受信信号２２１等の無線による送受信を行う。プローブ制御部２４は、制御部１６の制御下で、超音波の送受信や増幅器２２のバイアス電流値の制御等を行う。
【００３６】
電源部２８は、超音波プローブ２内の各部への電源電圧の供給を行う。電池２９は、超音波プローブ２をワイヤレスで使用するための内蔵電池である。電池２９は、超音波プローブ２の不使用時に、超音波診断装置本体１に設けられたワイヤレス充電器によって充電される充電池であることが好ましい。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態における超音波プローブの構成の一例を、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態における超音波プローブの構成の一例を示す模式図で、図３（ａ）は超音波プローブの外観模式図、図３（ｂ）は超音波プローブの内部構成図である。
【００３８】
図３（ａ）において、超音波プローブ２の外観は、筐体２０と、筐体２０の先端に配置された送受信素子２１の音響レンズ２１４等とで構成される。超音波プローブ２の使用者は、筐体２０を把持し、音響レンズ２１４を被検者に押し当てて使用する。
【００３９】
図３（ｂ）において、超音波プローブ２の筐体２０の内部には、音響レンズ２１４を含む送受信素子２１、基板２５および電池２９等が配置されている。
【００４０】
送受信素子２１には、フレキシブル基板（以下、ＦＰＣと言う）２６が接続され、送受信素子２１はＦＰＣ２６によって基板２５と接続されている。基板２５上には複数のアンプ素子等で構成される増幅器２２、無線送受信部２３、プローブ制御部２４および電源部２８等が実装されている。基板２５と電池２９とは、ＦＰＣ２７で接続されている。
【００４１】
次に、本発明の実施の形態における増幅器のバイアス電流値の制御動作を、図４および図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態における増幅器のバイアス電流値の制御動作を示すフローチャートである。
【００４２】
図４において、ステップＳ１１で、例えば検査技師等によって操作部１１が操作されて、超音波診断装置Ｓが有する複数の診断モードから、診断に用いる診断モードが選択される。ここでは、説明を簡単にするために、超音波診断装置Ｓの診断モードは、超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードと、超音波の高調波を用いて診断を行う高調波診断モードの何れかであるとするが、その他複数のモードを含んでもよい。
【００４３】
ステップＳ２１で、選択された診断モードが高周波診断モードであるか否かが確認される。高周波診断モードである場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２２で、増幅器２２のバイアス電流値が大電流値（Ｈ）に設定され、ステップＳ３１に進む。高周波診断モードでない場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、即ち基本診断モードの場合、ステップＳ２３で、増幅器２２のバイアス電流値が低電流値（Ｌ）に設定され、ステップＳ３１に進む。
【００４４】
ステップＳ３１で、ステップＳ１１で選択された診断モードに従って、超音波診断が行われる。ステップＳ４１で、操作部１１が操作されて、超音波診断装置Ｓの診断モードが再選択されたか否かが確認される。
【００４５】
再選択された場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２１に戻って、再選択された診断モードが高周波診断モードであるか否かが確認され、以降、上述した動作が繰り返される。
【００４６】
再選択されなかった場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、ステップＳ５１で、例えば診断終了操作がなされた、あるいは超音波診断装置Ｓの電源オフ操作がなされた等により、診断が終了されたか否かが確認される。終了された場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、そのまま、動作が終了される。終了されなかった場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻って、診断が継続され、以降、上述した動作が繰り返される。
【００４７】
図５は、本発明の実施の形態における増幅器の構成を示す模式図である。
【００４８】
図５において、増幅器２２は、オペアンプＯＰを用いた反転増幅器で、抵抗Ｒ１とＲ２とで構成されるトランジスタＱ１とＱ２とで構成されるトーテムポール回路Ｃｔｐを含んでいる。トーテムポール回路Ｃｔｐを含むことで、入力信号に対する追従性が確保され、後述する高周波診断モードにおいても高速応答性が得られる。
【００４９】
オペアンプＯＰおよびトーテムポール回路Ｃｔｐの電源は、正電源がＶｄｄで負電源がＶｓｓであり、どちらも少なくとも高い電圧と低い電圧の２値に可変である。また、トランジスタＱ１のゲートバイアス電圧はＶｐｂｉａｓで、トランジスタＱ２のゲートバイアス電圧はＶｎｂｉａｓであり、どちらも少なくとも高い電圧と低い電圧の２値に可変である。
【００５０】
超音波プローブ２の送受信素子２１で受信された超音波の反射波の信号２１１は、抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰの非反転入力（−）に入力され、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１との比によって決定される増幅率で増幅されて、トーテムポール回路によってインピーダンス変換されて、受信信号２２１として出力される。
【００５１】
ここで、図４のステップＳ２１で選択された診断モードが高周波診断モードであった場合には、ステップＳ２２で、増幅器２２のバイアス電流値が大電流値（Ｈ）に設定される。
【００５２】
具体的には、オペアンプＯＰおよびトーテムポール回路Ｃｔｐの電源であるＶｄｄおよびＶｓｓが、それぞれ高い電圧に設定されるとともに、トランジスタＱ１およびＱ２のゲートバイアス電圧であるＶｐｂｉａｓおよびＶｎｂｉａｓも、それぞれ高い電圧に設定される。これによって、増幅器２２のバイアス電流値が大電流値（Ｈ）に設定される。
【００５３】
一方、図４のステップＳ２１で選択された診断モードが高周波診断モードでなかった場合、即ち基本診断モードの場合には、ステップＳ２３で、増幅器２２のバイアス電流値が低電流値（Ｌ）に設定される。
【００５４】
具体的には、オペアンプＯＰおよびトーテムポール回路Ｃｔｐの電源であるＶｄｄおよびＶｓｓが、それぞれ低い電圧に設定されるとともに、トランジスタＱ１およびＱ２のゲートバイアス電圧であるＶｐｂｉａｓおよびＶｎｂｉａｓも、それぞれ低い電圧に設定される。これによって、増幅器２２のバイアス電流値が低電流値（Ｌ）に設定される。これによって、オペアンプＯＰおよびトーテムポール回路Ｃｔｐの消費電流およびバイアス電流を低減することができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態によれば、超音波を送受信する送受信素子と、送受信素子により受信された受信信号を増幅する増幅器とを有する超音波プローブを備えた超音波診断装置において、超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードと、超音波の高調波を用いて診断を行う高調波診断モードとの何れかの診断モードを選択し、選択された診断モードに基づいて、増幅器に供給するバイアス電流を制御することで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅器の増幅率の変動や熱雑音の変動等による超音波画像の劣化の少ない超音波診断装置を提供することができる。
【００５６】
ここで、超音波プローブに用いられる送受信素子について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態における送受信素子の一例を示す断面模式図である。ここでは、送信用素子と受信用素子とを分けて設ける方法について説明する。
【００５７】
図６において、送受信素子２１は、バッキング層２１１、バッキング層２１１上に設けられた電極および圧電体を有する圧電部２１２、圧電部２１２上に設けられた音響整合層２１３、および音響整合層２１３上に設けられた音響レンズ２１４等で構成される。
【００５８】
圧電部２１２は、送信用素子２１２ａ、送信用素子２１２ａ上に配された中間層２１２ｂ、および中間層２１２上に配された受信用素子２１２ｃ等で構成される。送信用素子２１２ａは、送信用圧電素子２１８と、送信用圧電素子２１８の両面に電極２１７が付されたものがフレキシブル基板（以下、ＦＰＣと言う）２１５上に載置されて構成される。受信用素子２１２ｃも同様に、受信用圧電素子２１９と、受信用圧電素子２１９の両面に電極２１７が付されたものがＦＰＣ２１６上に載置されて構成される。
【００５９】
（バッキング層２１１）
バッキング層２１１は、圧電部２１２を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。バッキング層２１１に用いられるバッキング材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂に酸化タングステンや酸化チタン、フェライト等の粉末を入れてプレス成形した材料、塩化ビニル、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【００６０】
好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材およびまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は送受信素子２１や送受信素子２１を含む超音波プローブ２の形状に応じて、適宜選択することができる。
【００６１】
バッキング層２１１の厚さは、概ね１〜１０ｍｍが好ましく、特に１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００６２】
（送信用素子２１２ａおよび受信用素子２１２ｃ）
本実施の形態における送信用素子２１２ａおよび受信用素子２１２ｃは、電極および圧電素子を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能な素子である。圧電素子は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電材料を含有する電気機械変換素子である。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミクス、ＰｂＴｉＯ３系セラミックなどの無機圧電セラミクス、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの有機高分子圧電材料、水晶、ロッシェル塩などを用いることができる。圧電材料の厚さとしては、概ね１００μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、圧電素子として用いられる。
【００６３】
（電極２１７）
圧電材料に付される電極２１７に用いられる材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）などが挙げられる。
【００６４】
圧電材料に電極２１７を付す方法としては、たとえば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）などの下地金属をスパッタ法により０．０２〜１．０μｍの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属およびそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１〜１０μｍの厚さに形成する方法が挙げられる。
【００６５】
電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。電極２１７は、圧電材料上に、送受信素子２１の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に設けられる。
【００６６】
圧電部２１２とバッキング層２１１とは、接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００６７】
圧電部２１２の、バッキング層２１１側の表面の一部と、音響整合層２１３側の表面の一部には電極２１７が接触されており、バッキング層２１１と電極２１７とが接着層を介して積層されている部分を含む場合もある。
【００６８】
（音響整合層２１３）
本実施の形態における音響整合層２１３は、圧電部２１２と被検体との間の音響インピーダンスを整合させるもので、圧電部２１２と被検体との中間の音響インピーダンスを有する材料で構成される。音響整合層に用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金（たとえばＡＬ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＣ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６、ＰＡ６−６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。
【００６９】
好ましくは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したものを用いることができる。
【００７０】
音響整合層２１３は、単層でもよいし複数層から構成されてもよいが、好ましくは２層以上である。音響整合層２１３の層厚は、超音波の波長をλとすると、λ／４となるように定める必要がある。これを満たさない場合、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまう。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やＳ／Ｎの低下を引き起こしてしまい、好ましくない。このような音響整合層２１３の厚さとしては、概ね３０μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。
【００７１】
（音響レンズ２１４）
音響レンズ２１４は、送受信素子２１の最先端にあり、超音波ビームを集束させるためのものである。音響レンズ２１４の音響インピーダンスは生体組織とほぼ同じであり、音響レンズ２１４の形状を凸形にすることで、スネルの法則に従って超音波ビームを集束させることができる。
【００７２】
上述した送受信素子２１では、送信用素子２１２ａと受信用素子２１２ｃとを別々に備える構成について説明した。送信用素子２１２ａと受信用素子２１２ｃとの配列は、各々を上下に配置する配列、および並列に配置する配列のどちらでもよいが、上下に配置して積層する構造が好ましい。積層する場合の送信用素子２１２ａおよび受信用素子２１２ｃの厚さとしては、４０〜１５０μｍであることが好ましい。
【００７３】
なお、送受信素子２１は、送信用素子２１２ａと受信用素子２１２ｃとを別々に備える構成に限るものではなく、例えば図２において、受信用素子２１２ｃ（受信用圧電素子２１９と電極２１７）とＦＰＣ２１６とを無くして、送信用素子２１２ａを送受信兼用の送受信素子としてもよい。
【００７４】
被検体内部で反射された反射波は、送信された超音波の基本周波数成分の基本反射波だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分、例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍等の第２高調波成分、第３高調波成分および第４高調波成分等の反射波も含まれる。
【００７５】
つまり、基本波の高調波が受信されるので、上述したハーモニックイメージング技術によって超音波画像を形成することが可能となり、上述した第１および第２の実施の形態における超音波プローブ２および超音波診断装置Ｓは、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。特に、比較的パワーの大きい第２高調波と第３高調波が受信されるので、より鮮明な超音波画像の提供が可能となる。
【００７６】
以上に述べたように、本発明によれば、超音波を送受信する送受信素子と、送受信素子により受信された受信信号を増幅する増幅器とを有する超音波プローブを備えた超音波診断装置において、超音波の基本周波数を用いて診断を行う基本診断モードと、超音波の高調波を用いて診断を行う高調波診断モードとを含む複数の診断モードを選択し、選択された診断モードに基づいて、増幅器に供給するバイアス電流を制御することで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅器の増幅率の変動や熱雑音の変動等による超音波画像の劣化の少ない超音波診断装置を提供することができる。
【００７７】
なお、本発明に係る超音波診断装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  超音波診断装置本体
１１  操作部
１３  無線送受信部
１４  画像処理部
１５  表示部
１６  制御部
１７  記憶部
２  超音波プローブ
２１  送受信素子
２１１  超音波の反射波の信号
２２  増幅器
２２１  受信信号
２３  無線送受信部
２４  プローブ制御部
２８  電源部
２９  電池
Ｓ  超音波診断装置
ＯＰ  オペアンプ
Ｃｒｇ  ループゲイン回路
Ｃｔｐ  トーテムポール回路
Ｖｄｄ  オペアンプＯＰおよびトーテムポール回路Ｃｔｐの正電源
Ｖｓｓ  オペアンプＯＰおよびトーテムポール回路Ｃｔｐの負電源
Ｖｐｂｉａｓ  トランジスタＱ１のゲートバイアス電圧
Ｖｎｂｉａｓ  トランジスタＱ２のゲートバイアス電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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